meteorología

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CAPÍTUlO 4 
SISTEMAS DE CONTROL DE CALIDAD Y 
PROCESAMIENTO DE DATOS 
Redes de Estaciones Meteorológicas Automáticas y sus Aplicaciones Productivas 83 
Autor 
Roberto Hernández J. 
Meteorólogo Aeronáutico. 
Dirección Meteorológica 
de Chile (D.M.C.). 
robher@meteochile.cl 
Los datos que diariamente suministran las estaciones agrometeorológicas 
son de gran importancia en diversas actividades. Una vez estudiados e 
interpretados, pueden aplicarse en dos grandes objetivos como son la 
prevención y la utilización. 
La aplicación que tiene una variable meteorológica en el contexto de ciertas 
actividades, no necesariamente se refleja directamente, pues, ésta puede 
tener un gran espectro de destinos. 
Dentro de la agricultura se pueden identificar distintas actividades que se ven 
afectadas por variables meteorológicas. A continuación se identifican las más 
importantes: 
a) Almacenamiento de agua. 
b) Manejo de calidad de productos agrícolas. 
c) Elección e introducción de nuevas especies agrícolas y animales. 
d) Establecimiento de épocas de siembra y cosecha. 
e) Manejo de plagas y enfermedades de plantas. 
f) Producción vegetal y animal. 
g) Pronóstico de cosecha. 
h) Programación de riego. 
i) Selección de zonas aptas para los cultivos. 
j) Uso y recuperación de tierras. 
4.1. ESTACIONES METEOROLÓGICAS 
En la actualidad existe una amplia gama de instrumentos meteorológicos. La 
principal clasificación se realiza pensando en los elementos que se utilizan 
para medir o registrar las variables meteorológicas para las cuales fueron 
diseñados y por la forma de obtener esta información. Así, se pueden dividir 
en convencionales y electrónicos. 
En el primer caso se usan instrumentos separados para cada variable 
meteorológica a medir. Por ejemplo, la temperatura ambiente se mide con 
Redes de Estaciones Meteorológicas Automáticas y sus Aplicaciones Productivas 85 
un termómetro de vidrio con mercurio en su interior, para la temperatura 
mínima se utiliza un termómetro de vidrio que en su interior contiene alcohol. 
En estos casos la única forma de obtener la información que entregan estos 
instrumentos es mediante el registro realizado por una persona, previamente 
capacitada para este fin. 
En el caso de los sensores electrónicos, éstos se integran en un sistema llamado 
estación meteorológica automática (EMA). En este tipo, las mediciones no 
requieren de la presencia de un operador para obtener los datos. Normalmente 
esta información es acumulada y procesada por un sistema computacional 
(datalogger), con el que el usuario se encarga de comunicarse directamente, 
no existiendo limitaciones de distancia. 
4.1.1. Criterios para instalar una Estación Meteorológica 
En este aspecto se puede señalar que básicamente las necesidades del 
usuario son las que se contemplan para ubicar los instrumentos, situación 
que es posible justificar en casos especiales. Sin embargo, si atendemos los 
requerimientos que se deben cumplir para poder comparar y externalizar los 
datos obtenidos, se tiene que cumplir con ciertas normas preestablecidas. A 
su vez, dentro de estas normas existen variantes que se utilizan, dependiendo 
de las aplicaciones para las cuales se desean realizar las mediciones. En 
este caso, a nivel mundial la Organización Meteorológica Mundial (OMM), 
entrega orientaciones y justificaciones de porqué un determinado instrumento 
debe cumplir con ciertas normas de instalación y mantenimiento. Nuestro 
país, y específicamente la Dirección Meteorológica (D.M.C.), también utiliza 
estas normas. 
4.2. CLIMA Y CLIMATOLOGÍA 
4.2.1. Factores del clima 
Son determinadas condiciones físicas que controlan el clima como: Latitud, 
altitud, distribución de tierra y mar, topografía, corrientes oceánicas y otros. 
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4.2.2. Elementos del dima 
Es cualquiera de las propiedades o condiciones de la atmósfera que, tomadas 
en conjunto, particularizan el estado físico del tiempo o del clima en un 
lugar y en un momento o período cronológico determinado (temperatura, 
precipitación, viento, radiación solar, etc.). 
4.2.3. Concepto y escalas del dima 
a) Clima. Es una síntesis de las condiciones meteorológicas correspondientes 
a una determinada área, caracterizada por las estadísticas de las variables 
referentes al estado de la atmósfera, basadas en un período largo, en dicha 
área. 
b) Macrodima. Clima de una región geográfica extensa, de un continente o 
incluso de todo el mundo. 
c) Mesodima. Clima de una región natural de pequeñas dimensiones (valle, 
bosque, etc.). La escala es intermedia entre la del microclima y la del 
macroclima. 
d) Microdima. Estructura del clima de escala pequeña en la capa atmosférica 
adyacente a una superficie determinada. 
4.3. MANIPULACIÓN DE DATOS METEOROLÓGICOS 
4.3.1. Archivos de entrada 
Este proceso implica la selección y extracción, desde los documentos 
originales, de aquellos datos que son necesarios para incorporar al sistema. 
4.3.2. Documentación de la estación 
Información geográfica y de tipo administrativo, entre los que se encuentran 
el nombre oficial de la estación, su latitud, longitud y elevación, nombre y 
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dirección postal del observador o de la institución que coopera en el servicio 
observacional, programa oficial de observación, incluyendo las horas en las 
que se efectúan normalmente las observaciones e indicaciones acerca de la 
homogeneidad con relación a estaciones cercanas. 
4.3.3. Validación y corrección de errores 
Dentro de la validación y corrección de los datos meteorológicos se pueden 
encontrar: 
a) Control de calidad. Error de Instrumento, de lecturas, de transmisión 
(Valores faltantes, magnitud, escalas, otros). 
b) Pruebas de identificación e integridad. Orden cronológico, incluir datos 
faltantes y relacionar parámetros asociados. 
c) Pruebas de tolerancia. Identificar límites para los diferentes parámetros, 
(Viento entre O y 360º, HR<=100%, otros). 
d) Pruebas de consecuencia temporal. Se pueden identificar magnitudes de 
cambio de un parámetro continuo, en un intervalo de tiempo. 
e) Pruebas de consecuencia espacial. Se puede utilizar para verificaciones, 
de acuerdo a un régimen climático, de los valores que difieren 
significativamente. 
4.4. ANÁLISIS DE DATOS 
Este paso involucra las operaciones necesarias para producir un ordenamiento, 
combinación, comparación, cálculo y verificación de los datos. Los procesos 
más habituales y básicos son: 
4.4.1. Valor Promedio 
Valor medio correspondiente a un determinado período cronológico 
(generalmente día, semana, década, mes o año). 
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4.4.2. Amplitud 
Diferencia entre las temperaturas máxima y mínima o entre las temperaturas 
medias más altas y más bajas. 
4.4.3. Normales 
Medias periódicas, calculadas para un período uniforme y relativamente largo, 
que comprenda por lo menos tres períodos consecutivos de diez años. 
4.4.4. Normales climatológicas reglamentarias 
Medias de los datos meteorológicos calculados para los siguientes períodos 
consecutivos de 30 años: Ej. 01 de enero de 1931 al 31 de diciembre dé 
1960. 
4.4.5. Medias de los períodos 
Medias de los datos meteorológicos calculados para cualquier período de por 
lo menos diez años, que comience el 1 de enero de un año y que acabe en 1. 
4.4.6. Registro climatológico 
Cualquier inscripción registrada de un fenómeno meteorológico, expresado 
en forma alfanumérica, gráfica o cartográfica. 
4.4.7. Resumen climatológico 
Frecuencias anuales, promedios o totales, según el caso, de las observaciones 
efectuadas durante un año, acompañadas por otras estadísticas climatológicas 
pertinentes. 
Redes de Estaciones Meteorológicas Automáticas y sus Aplicaciones Productivas 894.4.8. Documentos de salida 
Generalmente, los productos finales que se entregan al usuario consisten en 
tabulaciones impresas en papel. Por lo tanto, es un requerimiento elemental 
que el diseño de salida sea legible, breve, comprensible y exacto. 
4.4.9. Archivos de salida 
Como principio, todas las observaciones básicas deberían ser preservadas a 
perpetuidad en un sistema de archivo, luego de haber pasado satisfactoriamente 
un control de calidad adecuado. Este archivo debe contener la identificación 
de cada estación (tipo, categoría, nombre, coordenadas geográficas, 
elevación, fecha inicio, instrumentos, elementos observados, entre otros), los 
cambios realizados en el emplazamiento, horarios de muestreo (sistema de 
horario usado), datos faltantes, relleno de series, tipo de control de calidad 
aplicado, etc. 
4.4.1 O. Estadísticas agroclimatológicas básicas 
El tipo de información meteorológica que se necesita varía en función del 
tipo de cultivo, su sensibilidad al medio ambiente, necesidades de energía y 
agua, etc. En la mayor parte de los casos, los datos pueden ser utilizados en 
diferentes procesos, mediante períodos de días, semanas, décadas, meses o 
años. 
A continuación, se detalla el parámetro a trabajar y luego un listado de los 
diferentes procesos para generar productos derivados del parámetro. 
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4.5. PARÁMETROS METEOROLÓGICOS 
4.5.1. Temperatura del aire 
a) Temperatura media diaria. 
b) Amplitud Térmica. 
c) Grados - día. 
d) Horas de frío. 
e) Horas del día dentro de un rango determinado de temperatura. 
f) Horas del día sobre o por debajo de una determinada temperatura. 
g) Temperatura máxima y mínima. 
h) Heladas. 
4.5.2. Precipitación 
a) Número de días con cantidades especificadas. 
b) Total acumulado de precipitación. 
c) Máxima en 24 horas. 
d) Registro de granizo y tormentas. 
e) Cálculo de déficit y superávit. 
f) Número de días con rocío. 
La precipitación que se registra de acuerdo a las normas de la DMC, 
corresponde al total acumulado entre las 12 UTC de un día y las 12 UTC del 
día siguiente. 
4.5.3. Viento 
a) Velocidad y dirección predominante. 
b) Viento máximo. 
c) Cantidad de días con velocidad por sobre un umbral. 
Tanto velocidad como dirección del viento deben ser tratados como un 
conjunto, aunque entre ambos existe una gran diferencia de lo que miden, 
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puesto que la dirección del viento corresponde a una referencia geográfica 
que indica de donde viene el viento, en cambio la velocidad corresponde a 
un valor de magnitud de la fuerza con que se desplaza. 
4.5.4. Humedad relativa 
a) Número de días con determinados umbrales. 
b) Valores medios, máximo y mínimo. 
4.5.5. Evaporación de bandeja 
a) Cantidad total. 
b) Cálculo de la evapotranspiración de referencia (ETo). 
La evaporación se debe registrar con la mayor precisión posible, puesto que 
esta información se utiliza como parte del cálculo de evapotranspiración 
potencial, dato importante a la hora de realizar la programación de riego de 
un cultivo. Teóricamente, el valor O (cero) no existe. Esto se debe, básicamente, 
a problemas con la forma de realizar las lecturas para medirla diariamente. 
4.5.6. Horas de sol 
a) Cantidad total diaria. 
b) Promedio. 
4.6. PROCESAMIENTO DE DATOS METEOROLÓGICOS 
4.6.1. Tabulación de series climáticas 
Representación del comportamiento estadístico de las diferentes variables 
climatológicas, principalmente mediante el uso de gráficos, mediante los cuales 
se pueden realizar comparaciones entre distintos parámetros meteorológicos, 
como también, de un mismo parámetro en distintos períodos. 
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4.6.2. Medidas de tendencia central 
Son la media, la mediana y la moda. La media es la suma de los valores de 
los elementos dividida por la cantidad de éstos. También es denominada 
promedio o media aritmética. La mediana es el valor del elemento intermedio 
cuando todos los elementos se ordenan. 
X= [n/2 +1/2] 
La moda es el valor que se presenta el mayor número de veces. 
4.6.3. Medidas de dispersión 
La más utilizada, entre otras, es la amplitud que corresponde a la diferencia 
entre el dato mayor y el dato menor. 
R= X máx. - Xmín. 
4.6.4. La desviación estándar 
O desviación tipo, se define como la raíz cuadrada de los cuadrados de las 
desviaciones de los valores de la variable respecto a su media. 
4.6.5. La varianza 
Es el cuadrado de la desviación estándar. 
4.6.6. Confección de tablas de frecuencias 
Dentro de las frecuencias que aparecen en las tablas, las más comunes 
son frecuencia absoluta, la frecuencia absoluta acumulada y la frecuencia 
relativa. 
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a) La frecuencia absoluta f(xi). Se determina con el número de veces que se 
repite un dato xi. 
b) La frecuencia absoluta acumulada Fi. Para un determinado valor se 
considera como la frecuencia de cada dato xi más la suma de los valores 
anteriores a dicha suma. 
c) La frecuencia relativa hi. Es el cociente hi =fi/N. En algunas ocasiones se 
representa como ni/N, donde N es el número total de datos. Corresponde a 
la suma de todas las frecuencias individuales de cada clase. Las frecuencias 
relativas representan el porcentaje de veces en que ocurre un dato. Como 
veremos en teoría de probabilidades, el concepto de frecuencia relativa 
nos conduce a un concepto de probabilidad. 
d) La frecuencia relativa acumulada Hi. Es la suma de los valores acumulados 
de la frecuencia relativa. 
4.6.7. Determinación de valores extremos 
a) Cálculo de períodos de retorno. 
Análisis multivariado. 
Diagramas de dispersión. 
Tablas de contingencia. 
b) Reconstrucción y estimación de datos. 
Correlaciones. 
Interpolación y extrapolación. 
Regresiones simples y múltiples. 
Razón simple, normal y ajustada. 
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4.7. CONCEPTOS DE LA INFORMACIÓN AGROMETEOROLÓGICA 
A continuación se hace una descripción de algunos términos utilizados en 
este documento. 
4.7 .1. Hora UTC 
Se trata de la Universal Time Cordinated (Tiempo Universal Coordinado) que 
corresponde a la coordinación de la hora local en cualquier punto de la 
Tierra, con la hora de Greenwich. Las diferencias pueden ser en sentido de 
más y de menos según el lugar en relación con el primer meridiano. 
Para obtener la diferencia en nuestro país, se utiliza: 
Verano: HORA LOCAL + 3 HORAS= UTC 
Invierno: HORA LOCAL + 4 HORAS = UTC 
4.7.2. Sequía 
En términos generales es un fenómeno meteorológico de una gran extensión 
en el tiempo y espacio, con precipitaciones insuficientes en su cantidad y 
distribución. 
4.7.3. Sequía agrícola 
Se presenta cuando la cantidad de precipitación, su distribución, las reservas 
de agua del suelo y las pérdidas debido a la evaporación, se combinan para 
causar disminuciones considerables en el rendimiento de los cultivos y el 
ganado. 
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4.7 .4. Sequía meteorológica 
Cuando las precipitaciones alcanzan el 60% o menos de lo normal anual, 
durante dos años consecutivos o más, en el 50% de la extensión espacial de 
la región. Ausencia prolongada, marcada deficiencia o pobre distribución de 
la precipitación (OMM). 
Para Calcular el déficit y superávit se utiliza: 
Total a la Fecha-promedio (Normal) a la fecha 
~~~~~~~~~~~~~~~~~~*100 
Promedio (Normal) a la fecha 
4.7.5. Serie climatológica 
Un juego de datos homogéneos compuesto de variables aleatorias discretas 
o continuas, seleccionado de una sola población, comúnmente infinita en su 
extensión. 
4.7 .6. Temperatura media diaria 
Media de las temperaturas observadas en 24intervalos cronológicos iguales, 
durante 24 horas seguidas; o una combinación de temperaturas observadas 
con menos frecuencia, ajustadas de modo que difiera lo menos posible del 
valor de 24 horas. 
4.7 .7. Temperatura extrema 
Temperatura más alta o más baja alcanzada en un intervalo cronológico 
dado. 
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4.7.8. Valor promedio - valor medio 
Media aritmética (m) de un número (n) de observaciones: x1, x2, ...... xn 
4.8. RESUMEN 
" Los conceptos entregados son de uso habitual en la Dirección 
Meteorológica de Chile. 
111 Estas estadísticas pueden ser ampliadas de acuerdo a los conocimientos 
y necesidades de cada uno de los usuarios. 
111 Los datos generados por las Estaciones Agrometeorológicas pueden ser 
utilizados por diversas aplicaciones y actividades. 
111 Los diferentes métodos expuestos son una herramienta muy poderosa 
para una mejor planificación y aplicación de la agricultura. 
111 Los datos que se necesitan para meteorología agrícola son, en gran 
medida, los mismos que se utilizan en meteorología general; pero 
deben ser complementados con datos del medio ambiente (biosfera) 
como biológicos. 
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